破碎方式對白鰱魚糜凝膠結構的影響

王 蕾WANG Lei 范大明,4 -,4 黃建聯(lián) - 趙建新,4 -,4 閆博文 - 周文果 - 張文海 - 張 灝,4 ,4

(1. 江南大學食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫 214122；2. 江南大學國家功能食品工程技術研究中心，江蘇 無錫 214122；3. 江南大學食品學院，江蘇 無錫 214122；4. 江蘇省食品安全與質量協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 無錫 214122;5. 福建安井食品股份有限公司，福建 廈門 361022)

魚糜制品因營養(yǎng)健康、食用方便快捷等優(yōu)點很受現(xiàn)代大眾的歡迎，也是目前發(fā)展比較快的水產食品[1]。影響魚糜制品品質的主要因素有內在因素和外在因素。內在因素主要是魚種，海水魚的凝膠品質一般優(yōu)于淡水魚，但淡水魚魚糜的凝膠特性除因品種的不同存在顯著的差異[2]，還受到諸多外在因素如加熱條件、機械力作用[3]和外源添加物[4]等的影響。目前有關加熱條件和外源添加物對魚糜品質影響的相關研究都趨于成熟，但機械力作用對魚糜凝膠特性的影響研究尚未見報道。在加工魚糜制品時，機械外力主要體現(xiàn)在魚糜制品加工過程中的斬拌或擂潰工序，尤其在工業(yè)化生產魚糜制品過程中較常使用斬拌工藝。斬拌主要是以刀頭的高速剪切力作用為主[5]，而擂潰是借助杵頭對魚肉蛋白進行擠壓、碾磨和捶打[6]。但是斬拌的刀頭轉速過快會使得局部過熱，使魚肉蛋白變性，影響魚糜制品的品質；擂潰作用時間過長，工業(yè)化生產效率低。目前在魚糜制品的加工中還沒有關于適度加工破碎方式的相關研究，攪拌破碎強度低于斬拌，作用方式是通過擠壓以及非牛頓流體湍流，作用時間比擂潰短。為保留魚肉糜原有的營養(yǎng)和口感的同時提高其凝膠強度，本試驗擬研究不同破碎方式和強度對白鰱魚糜的質構和蛋白結構的影響，旨在為掌握和提高魚糜制品加工工藝提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 原料

白鰱魚：購于無錫華潤萬家；

聚乙烯腸衣：福建安井食品有限公司；

食鹽：市售。

1.2 試劑

氯化鉀、三羥甲基氨基甲烷(Tris)、順丁烯二酸(Mal)、尿素、碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸二氫鈉、乙二胺四乙酸、十二烷基磺酸鈉、磷酸氫二鈉等：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

二硫代硝基苯甲酸(DTNB)、2-硝基-5-硫代磺基苯甲酸酯(NTSB)：分析純，美國Sigma公司。

1.3 主要儀器設備

斬拌機：Tuny, ZB20型，福建安井食品股份有限公司；

廚師機：KMM040型，邑隆貿易(上海)有限公司；

莫菲絞肉機：MO-385型，佛山桃花島電器有限公司；

雙槽恒溫水浴鍋：MP-15 型，南京先歐儀器制造公司；

手搖式灌腸機：SZ200型，南京威利朗食品機械有限公司；

手動式U型封口機：SU504型，河北衡水鴻昊企業(yè)有限責任公司；

物性分析儀：TA-XTplus型，英國SMS 公司；

紫外-可見光分光光度計：UV-1800型，日本島津公司；

高速落地離心機：Sorvall LYNX6000型，德國Thermo公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 魚糜凝膠的制備 將新鮮的白鰱魚的頭、鱗、皮以及內臟去除后進行手工采肉，用絞肉機剔除魚骨。將采集好的魚肉用按肉水比1∶5 (g/mL)的比例加4 ℃以下的自來水漂洗，漂洗5 min，靜置3 min，重復漂洗2次，再用含質量體積分數為0.3% NaCl的4 ℃以下的自來水漂洗第3次[7]。用脫水機脫水至水分質量分數為(80.0±0.5)% ，完成新鮮魚糜的制備，在4 ℃條件下備用。分別稱取500 g制備好的新鮮魚糜，置于斬拌機和廚師機中，① 斬拌組：放入斬拌機中的魚糜在1 500 r/min轉速下先空斬2 min，分別加入1%，2%，3%的食鹽，再在3 000 r/min轉速下鹽斬3 min，最后在1 000 r/min 轉速下混合斬拌2 min；② 攪拌組：放入廚師機中的魚糜用K字攪拌槳在160 r/min攪拌速度下空攪2 min，再分別加入1%，2%，3%的食鹽，攪拌3 min，最后混合攪拌2 min。用灌腸機將魚糜漿灌至直徑為2.5 cm的塑料腸衣中，用封口機將魚腸兩端進行封口。將魚腸放置已經調好溫度的水浴鍋中進行加熱，先在4 ℃條件下加熱30 min后置于90 ℃加熱20 min[8]。將熟化后的魚腸立即放置冰水中冷卻，待冷卻至室溫后，4 ℃冰箱中放置12 h待測。

1.4.2 凝膠強度的測定 將熟化好的魚腸在4 ℃平衡12 h后從冰箱取出，切成高25 mm厚的圓柱體，待其溫度上升至室溫后，放置在TA-XT plus型物性分析儀的測試臺上，選用P/5s球形探頭(直徑為5 mm的球形探頭)進行測定。以1.00 mm/s 速度進行穿刺，最大穿刺距離為15 mm，感應力為5 g[9]。每組試驗重復4次，魚腸的凝膠強度用破斷強度(g)與凹陷深度(cm)的乘積表示[10]。

1.4.3 全質構的測定 將切成25 mm后的魚腸凝膠放在TA-XT Plus型物性分析儀載物臺上，通過TPA程序對樣品進行二次壓縮，設置參數：測試前速率2 mm/s，測試速率1 mm/s，測試后速率1 mm/s，壓縮程度20%，停留間隔時間5 s[11]。測試結果顯示各屬性值，每次試驗做6次平行，結果取均值。

1.4.4 持水力的測定 將魚腸樣品切成2 mm左右薄片，稱取5 g，用濾紙將其包裹4層后放入50 mL的離心管中，于4 ℃、5 000 r/min離心20 min，稱取離心后的魚腸樣品質量。每次試驗做5次平行，取均值[12]。按式(1)計算持水力。

(1)

式中：

WHC——持水力，%；

M1——離心前的重量，g；

M2——離心后的重量，g。

1.4.5 白度的測定 參考文獻[13]，采用標準測色儀測定魚糜凝膠的L*(Lightness)、a*(Redness)、b*(Yellowness)值。按式(2)計算白度。

(2)

式中：

WH——樣品的白度；

L*——樣品的亮度，其值從0 到100 變化，0 表示黑色，100 表示白色；

a*——從紅到綠的值，正值代表紅色程度，負值代表綠色程度；

b*——從黃到藍的值，正值表示黃色程度，負值表示藍色程度。

1.4.6 鹽溶蛋白含量的測定 取10 g生魚糜樣品研碎后，加入100 mL低鹽緩沖液(0.05 mol/L的KCl，0.02 mol/L的Tris-Mal)，用落地離心機將肉糜在27 200×g、4 ℃條件下離心30 min。取沉淀加入100 mL高鹽緩沖液(0.6 mol/L的KCl，0.02 mol/L的Tris-Mal)，充分勻漿后置于4 ℃靜置1 h，靜置完畢用高速落地離心機在27 200×g、4 ℃條件下離心30 min，取上清后用Lowery法測定蛋白質含量[14]。

1.4.7 肌動球蛋白的制備 參照文獻[15]。

1.4.8 巰基含量的測定 取1 mL肌原纖維蛋白溶液于20 mL 試管中，加入9 mL 0.2 mol/L的Tris-Mal緩沖液(pH 7.0)，其中含有質量體積分數為2%的SDS和10 mmol/L 的EDTA，將其充分混勻后從中取出4 mL，加入0.04 mL的質量體積分數為0.1%的DTNB溶液(溶劑為0.2 mol/L 的Tris-Mal緩沖液，pH 8.0)。在40 ℃水浴加熱25 min，冷卻到室溫后測定其在412 nm處的吸光值，空白組以0.6 mol/L 的KCl溶液代替。按式(3)計算巰基含量。

(3)

式中：

SH——巰基含量，μmol/g；

A——吸光值；

n——稀釋倍數；

M——TNB2-的摩爾消光系數，13 600 L/(mol·cm)；

c——蛋白為肌原纖維蛋白濃度，g/mL[16]。

1.4.9 二硫鍵含量的測定 參考文獻[17]。

1.4.10 化學作用力的測定 取樣品各2 g(4個平行)，分別與10 mL的0.05 mol/L NaCl(SA)、0.6 mol/L NaCl(SB)、0.6 mol/L NaCl+1.5 mol/L 尿素(SC)、0.6 mol/L NaCl+8 mol/L 尿素(SD)混合并均質，4 ℃靜止1 h，10 000×g離心15 min。用Lowry法測定上清液中蛋白質的含量。蛋白分子間離子鍵的貢獻以溶解于SB溶液與SA溶液中蛋白質含量之差來表示；氫鍵的貢獻以溶解于SC溶液與SB溶液中蛋白質含量之差來表示；疏水性相互作用的貢獻以溶解于SD溶液與SC溶液中蛋白質含量之差來表示[17]。

1.4.11 濁度的測定 先將肌動球蛋白溶液的濃度調整到1 mg/mL，進行處理后立即置于40 ℃控溫分光光度計中，設置分光光度計每隔1 min測定一次，測定時間為30 min，測定波長為350 nm，每次試驗至少重復3次[18]。

1.4.12 掃描電鏡 將魚腸樣品中心部分切成2～3 mm厚的小塊，經5%戊二醛(0.1 mol/L磷酸緩沖液，pH 7.2)前固定，0.1 mol/L磷酸緩沖液漂洗；再經1%鋨酸(0.1 mol/L磷酸緩沖液，pH 7.2)后固定，0.1 mol/L磷酸緩沖液漂洗；然后依次用體積分數為50%，70%，80%，90%的乙醇進行梯度脫水，各梯度脫水時間均為15 min，最后再經無水乙醇脫水30 min。臨界點干燥后將樣品粘貼在樣品臺上，離子濺射儀鍍膜后置于掃描電子顯微鏡下觀察[19]。

1.4.13 數據分析 試驗數據和圖形處理采用Excel 2013軟件，對試驗測定數據的差異顯著性分析采用SPSS 16.0軟件中Duncan法評價。

2 結果與討論

2.1 破碎方式對白鰱魚糜凝膠強度的影響

凝膠強度是評價魚糜凝膠品質的重要指標之一[20]。從圖1可以看出：斬拌和攪拌這2種不同的破碎方式和鹽添加量對魚糜的凝膠強度都有顯著影響。隨著鹽含量的增加，2種破碎方式處理的魚糜的凝膠強度顯著增加(P<0.05)，其中添加3%鹽的攪拌樣品的凝膠強度最高；在鹽添加量2%和3%的條件下，攪拌破碎方式對魚糜制品的質構改善效果顯著，凝膠強度分別提高了70.2%，66.7%。

*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖1 破碎方式對白鰱魚糜凝膠強度的影響

Figure 1 Effects of different broken methods on gel strength of silver carp surimi

鹽可以溶解魚糜中的鹽溶蛋白以增加水合作用，最終改善魚糜的品質[21]。在相同鹽添加量下，攪拌樣品的凝膠強度顯著高于斬拌樣品的(P<0.05)。添加2%鹽的攪拌樣品比添加3%鹽的斬拌樣品的凝膠強度高，意味著攪拌破碎可以在一定程度上降低鹽添加量,同時得到比斬拌品質更好的魚糜。

2.2 破碎方式對白鰱魚糜全質構的影響

由表1可看出，2種破碎方式對魚糜的全質構硬度、黏附性、彈性、咀嚼性、膠黏性影響性較為顯著，內聚性整體影響不大。鹽添加量對斬拌樣品的硬度、彈性、膠黏性和內聚性影響不大，但是對攪拌樣品的硬度、黏附性、彈性、咀嚼性和膠黏性影響較為顯著(P<0.05)。在同一鹽添加量條件下，攪拌樣品比斬拌樣品的硬度、咀嚼性、膠黏性都要好，表明攪拌破碎能夠提高魚糜的凝膠質構。

表1 破碎方式對白鰱魚糜全質構的影響?Table 1 Effects ofdifferent broken methods on the texture of silver carp surimi

? 1、2、3、4、5、6分別表示添加1%鹽的斬拌樣品，添加2%鹽的斬拌樣品，添加3%鹽的斬拌樣品，添加1%鹽的攪拌樣品，添加2%鹽的攪拌樣品，添加3%鹽的攪拌樣品；同列不同字母代表組內差異顯著(P<0.05)。

2.3 破碎方式對白鰱魚糜白度和持水力的影響

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，不同的破碎方式和鹽添加量對魚糜凝膠的白度值沒有顯著影響。

持水力是魚糜制品中的重要特征和物理參數，可直觀地反映魚糜蛋白保留水分的能力，保留的水分越多，魚糜凝膠的質構越好[22]。由圖3可知：在低水平鹽的添加量下可以顯著提高魚糜凝膠的持水力，攪拌樣品的持水力在相同的鹽添加量下顯著高于斬拌樣品的(P<0.05)，其中在添加1%的鹽時差異極顯著(P<0.01)。攪拌破碎可以更好地保留魚糜中的水分，提高魚糜凝膠的品質，與圖1和表2的結果一致。

圖2 破碎方式對白鰱魚糜白度的影響Figure 2 Effects of different broken methods on whiteness of silver carp surimi

*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖3 破碎方式對白鰱魚糜的持水力的影響

Figure 3 Effects of different broken methods on water-holding capacity of silver carp surimi

2.4 破碎方式對白鰱魚糜鹽溶蛋白含量的影響

鹽溶蛋白含量是反映魚糜制品蛋白質結構變化的有效指標之一[23]。魚糜凝膠的形成實質上是鹽溶蛋白發(fā)生交聯(lián)逐漸轉化為不溶蛋白的過程，是熱誘導凝膠的重要組成部分[24]。由于鹽可以引起肌原纖維蛋白的溶脹、細絲的解聚和肌動蛋白復合物的解離[25]，所以隨著鹽添加量的增加，鹽溶蛋白的含量也會有相應的提高。由圖4可知，在高水平的鹽添加量下，加工方式對魚糜凝膠的鹽溶蛋白含量有著顯著的影響(P<0.05)，且斬拌樣品的鹽溶蛋白含量顯著高于攪拌樣品的。

*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖4 破碎方式對白鰱魚糜鹽溶蛋白的影響

Figure 4 Effects of different broken methods on salt-soluble protein of silver carp surimi

一般認為，有較高含量的鹽溶蛋白會使魚糜凝膠的品質提高。但是有研究[26]表明，高含量的鹽溶蛋白并不是總是與肌原纖維蛋白的良好質地有關。在有更多肌球蛋白單體存在的條件下，在低鹽溶蛋白含量下也可以獲得良好的凝膠網絡結構[27]。攪拌破碎方式主要以K字攪拌槳對魚肉糜進行擠壓、研磨，都沒有斬拌刀軸的轉速和強度高，可能在一定程度上保留了部分結締組織和肌球蛋白單體，而這種肌球蛋白有著更好的持水性，從而有更好的凝膠質構。

2.5 破碎方式對白鰱魚糜活性巰基含量的影響

巰基是肌原纖維蛋白中大量功能基團的重要組成部分，具有很強的反應活性[28]。活性巰基含量的變化在一定程度上反映了肌球蛋白的變性程度[29]。活性巰基含量的增加表明蛋白結構越伸展預示著二硫鍵的形成[30]。

由圖5可以看出，斬拌與攪拌樣品的活性巰基含量隨著鹽添加量的增加分別從4.41 μmol/g增加到4.93 μmol/g，4.92 μmol/g 增加到5.51 μmol/g。在添加相同的鹽含量的條件下，攪拌處理的樣品活性巰基含量顯著高于斬拌處理的樣品(P<0.05)，表明攪拌破碎方式也會引起魚糜肌動球蛋白分子結構的變化。活性巰基含量的增加表明魚糜凝膠蛋白質分子內部有更多的巰基暴露，氧化后形成更多的二硫鍵，促使蛋白質交聯(lián)形成三維的凝膠網絡結構從而提高魚糜凝膠的品質。

*表示差異顯著(P<0.05)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖5 破碎方式對白鰱魚糜肌動球蛋白活性巰基含量的影響

Figure 5 Effects of different broken methods on active sulfhydryl group of silver carp surimi actomyosin

2.6 破碎方式對白鰱魚糜凝膠過程中化學作用力的影響

肌原纖維蛋白凝膠網絡的形成是一個復雜的物理化學過程，蛋白質分子通過蛋白間的各種化學作用力相互結合，其分子結構和功能特性發(fā)生變化進而形成結構穩(wěn)定的凝膠體。蛋白質產生相互結合的作用力主要有以下4種：氫鍵、離子鍵、疏水作用、二硫鍵[31]。

由圖6、7可知，隨著鹽含量的增加，2種破碎方式處理樣品的氫鍵、二硫鍵和疏水相互作用顯著增加(P<0.05)，但是離子鍵呈相反的趨勢。有研究表明，離子鍵和氫鍵不是維持魚糜凝膠穩(wěn)定構象的主要化學作用力[4]，疏水相互作用在魚糜蛋白加熱凝膠過程中發(fā)揮了重要作用，二硫鍵在魚糜凝膠形成中也發(fā)揮了至關重要的作用[32-33]，因此疏水相互作用和二硫鍵是維持魚糜凝膠穩(wěn)定構象的主要化學作用力。

由圖8、9可知，在同一鹽添加量下，攪拌樣品比斬拌樣品有更多包埋在內部的巰基暴露于表面，活性巰基增加，氧化成更多的二硫鍵，分布在蛋白質分子內部的疏水性氨基酸殘基逐漸暴露，提高疏水相互作用力，增加分子間的聚集。

2.7 破碎方式對白鰱魚糜濁度的影響

濁度反映了溶液中不溶懸浮粒子的大小和數量，在蛋白的研究中，常作為蛋白聚集的重要指標，蛋白聚集后，顆粒直徑變大，濁度升高[18]。由圖10可知，隨著鹽含量的增加，2種破碎方式處理樣品的濁度都有顯著的增加(P<0.05)。特別是鹽添加量在3%時，攪拌樣品的濁度極顯著高于斬拌樣品的(P<0.01)。表明攪拌破碎會使得更多活性巰基暴露從而氧化形成二硫鍵，同時使得更多的蛋白解旋伸展，疏水相互作用增強。這些化學作用力使肌動球蛋白分子之間相互聚集，導致濁度增加。

*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖6 破碎方式對白鰱魚糜肌動球蛋白氫鍵含量的影響

Figure 6 Effects of different broken methods on hydrogen bonds of silver carp surimi actomyosin

*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖7 破碎方式對白鰱魚糜肌動球蛋白離子鍵含量的影響

Figure 7 Effects of different broken methods on ion bonds of silver carp surimi actomyosin

*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖8 破碎方式對白鰱魚糜的肌動球蛋白二硫鍵含量的影響

Figure 8 Effects of different broken methods on disulfide bonds of silver carp surimi actomyosin

*表示差異顯著(P<0.05)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖9 破碎方式對白鰱魚糜肌動球蛋白疏水相互作用的影響

Figure 9 Effects of different broken methods on hydrophobic interactions of silver carp surimi actomyosin

*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)；小寫字母表示斬拌方式的組間差異，大寫字母表示攪拌方式的組間差異

圖10 破碎方式對白鰱魚糜肌動球蛋白濁度的影響

Figure 10 Effects of different broken methods on turbidity of silver carp surimi actomyosin

2.8 破碎方式對白鰱魚微觀結構的影響

不同鹽添加量的斬拌和攪拌熟制樣品的微觀網絡結構見圖11。隨著鹽含量的增加，斬拌樣品的網絡結構不斷生成，但是鹽添加量為3%的樣品有著較大并且致密交聯(lián)的孔徑。攪拌樣品的微觀結構在鹽添加量為1%，2%時表面光滑平整，無明顯差異；3%時明顯出現(xiàn)致密的三維網絡結構，并且保留部分光滑的魚肉組織。以上結果表明：鹽的添加量和破碎方式對魚糜的微觀結構都有一定程度的影響，可能是由蛋白質分子間的相互纏繞而形成的聚集體形態(tài)造成。但是在高水平的鹽添加量下，攪拌樣品比斬拌樣品有著更均勻致密的組織結構。

圖11 破碎方式處理的魚糜掃描電鏡圖(4 000×)

Figure 11 Scanning electron micrographs of silver carp gels by different broken methods

3 結論

攪拌破碎方式可對魚糜進行適度加工，既能提高魚糜的凝膠特性，又能保留其原有的營養(yǎng)和口感。不同于斬拌的高速刀盤剪切，攪拌以對魚肉纖維的擠壓、碾磨，能夠使得包埋在內部的巰基暴露于表面，提高活性巰基的含量，氧化成更多的二硫鍵，提高疏水相互作用，導致濁度增加，使得更多的蛋白分子交聯(lián)，三維凝膠網絡結構更致密，從而增強了魚糜凝膠的品質。對于攪拌和斬拌2種方式的優(yōu)點，可采用先斬拌后攪拌的聯(lián)合破碎方法進行更深入的研究，找出最佳的工藝條件，得到品質更好的魚糜制品。

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